高考物理模型-专题07-带电粒子的周期性运动模型-高考物理模型(解析版)_第1页
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③11.如图所示，ABCDEF是一边长为L的正六边形盒，各边均为绝缘板，盒外有方向垂直纸面向里、范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B．在盒内有两个与AF边平行的金属板M、N，且金属板N靠近盒子的中心O点，金属板M和盒子AF边的中点均开有小孔，两小孔与O点在同一直线上．现在O点静止放置一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计粒子的重力）．练11图练11图（1）如果在金属板N、M间加上电压UNM=U0时，粒子从AF边小孔射出后直接打在A点，试求电压U0的大小．（2）如果改变金属板N、M间所加电压，试判断粒子从AF边小孔射出后能否直接打在C点．若不能，说明理由；若能，请求出此时电压UNM的大小．（3）如果给金属板N、M间加一合适的电压，粒子从AF边小孔射出后恰好能以最短时间回到该小孔（粒子打在盒子各边时都不损失动能），试求最短时间与相应的速度v．【答案】（1）（2）（3）甲乙练11答图甲乙练11答图（3）由于粒子在磁场中运动周期，T与速率无关.所以粒子在运动中转过的圆弧越少,所用时间越短,即粒子撞击BC中点和DE中点后回到G，用时最短,如图乙所示.由图中几何关系可知圆周半径R″=3L/2，每段圆弧对应的圆心角,结合及可得到:最短时间t==,对应速度.12.如图所示，一半径为R的绝缘圆筒中有沿轴线方向的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m，带电荷量为q的正粒子(不计重力)以速度为v从筒壁的A孔沿半径方向进入筒内，设粒子和筒壁的碰撞无电荷量和能量的损失，那么要使粒子与筒壁连续碰撞，绕筒壁一周后恰好又从A孔射出，问：练12图练12图(1)磁感应强度B的大小必须满足什么条件？(2)粒子在筒中运动的时间为多少？【答案】（1）(n=3,4,5……)（2）(n=3,4,5……)粒子运动的周期为弧AB所对的圆心角为粒子由A到B所用的时间(n=3,4,5……)故粒子运动的总时间(n=3,4,5……)13.如图所示，半径分别为、的两同心虚线圆所围空间分别存在电场和磁场，中心O处固定一个半径很小(可忽略不计)的金属球，在小圆空间内存在沿半径向内的辐向电场，小圆周与金属球间电势差为，两圆之间的空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，设有一个带负电的粒子从金属球表面沿轴正方向以很小的初速度逸出，粒子质量为，电荷量为，(不计粒子的重力，忽略粒子逸出的初速度)求：（1）粒子到达小圆周上时的速度为多大?（2）粒子以（1）中的速度进入两圆间的磁场中，当磁感应强度超过某一临界值时，粒子将不能到达大圆周，求此磁感应强度的最小值．（3）若磁感应强度取（2）中最小值，且，要使粒子恰好第一次沿逸出方向的反方向回到原出发点，粒子需

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